(57)【要約】【課題】  薄膜形成槽内で基板保持部材に吸熱部を配置することで、多層膜成膜時における基板の温度上昇を抑制し、耐熱性の低い樹脂基板への多層膜形成を簡便に実現することができ、高精度な光学薄膜を有する光学素子を提供すること。【解決手段】  薄膜形成槽内で基板３上に薄膜を形成するものであって、基板３を薄膜形成槽内に保持する基板ホルダ４と、該基板ホルダ４の所定位置に基板３を保持させる基板保持部材５と、基板３の非成膜面側に配置され、基板３の熱を吸熱する吸熱部６とを備え、該吸熱部６が薄膜形成槽内のみに設けられている薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜形成槽内で基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記基板を前記薄膜形成槽内に保持する基板ホルダと、
該基板ホルダの所定位置に前記基板を保持させる基板保持部材と、
前記基板の非成膜面側に配置され、基板の熱を吸熱する吸熱部とを備え、
該吸熱部が、前記薄膜形成槽内のみに設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記吸熱部は、その一部が前記基板保持部材及び前記基板の非成膜面に当接するように配置されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記吸熱部は、その一部が前記基板保持部材に当接すると共に、前記基板の非成膜面に対して非接触となるように配置されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記吸熱部は、その一部が前記基板の非成膜面に当接するように配置されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、
前記吸熱部は、内部に吸熱媒体を封止していることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、
前記基板保持部材は、前記基板と当接する部分の熱伝導率が基板よりも高くなるよう設定されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、
前記基板保持部材は、前記基板ホルダと当接する部分の熱伝導率が基板ホルダよりも低くなるよう設定されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項８】
薄膜形成槽内で基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記基板を基板保持部材に保持する第１の保持工程と、
前記基板及び前記基板保持部材の非成膜面側に吸熱部を配置する配置工程と、
前記基板保持部材を前記薄膜形成槽内に保持する第２の保持工程と、
薄膜形成時に前記吸熱部で前記基板の熱を熱伝導により吸熱する吸熱工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学部品の薄膜形成方法として、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。近年では、低コスト化、軽量化、部品形状の複雑化等の要求から、薄膜が形成される光学部品の素材として、従来のガラスに替えて樹脂が選択される場合も多くなってきた。それに伴い、樹脂基板へ成膜される薄膜に要求される諸特性も、しだいに厳しくなっている。
【０００３】
通常、ガラス基板への多層膜形成では、薄膜形成中に基板を３００℃程度に加熱することで、膜の強度やガラス基板への膜の密着性を高めている。この基板加熱の熱源としては、薄膜形成槽内に設けられた基板加熱のヒータの他に、成膜材料の蒸発源から放出される輻射熱やプラズマのエネルギー等も挙げられる。
【０００４】
ここで、蒸発源からの輻射熱やプラズマのエネルギーは、ガラス基板に直接当たる。そのため、成膜の進行と共に、これらのエネルギーがガラス基板に蓄積される。その結果、基板が加熱される。また、薄膜形成槽内各部に蓄積された熱も、基板加熱の熱源となる。この熱は、熱伝導により、基板保持部材を介してガラス基板に到達する。その結果、基板が加熱される。
以上の基板加熱要因により、特にヒータ等を用いない場合でも、成膜の進行と共にガラス基板の温度は常温より上昇する。
【０００５】
耐熱性の低い樹脂基板へ多層膜を形成する場合は、この輻射熱やプラズマエネルギー及び蓄積された熱による基板加熱が大きな問題となる。例えば、通常の真空蒸着装置でガラス転移点温度が１５０℃程度のポリカーボネート基板に、チタン酸化物とシリコン酸化物との薄膜を交互に１／２λ（λ＝８００ｎｍ）ずつ成膜したとする。この場合、１０層程度で、基板温度は９０℃以上に到達する。そのため、基板の光学面が熱変形する。
このような光学面の熱変形は、光学性能に多大な影響を与え、像の歪みやボケ等の不具合を引き起こす原因となる。従って、耐熱性の低い樹脂基板に多層膜を形成する場合には、樹脂基板の温度上昇を抑制する冷却機構が必要となる。
【０００６】
そこで、基板を直接冷却する機構として、例えば、基板の冷却機構（例えば、特許文献１参照）や被処理基材の温度調節機構（例えば、特許文献２参照）等の機構が知られている。この機構は、固定式又は回転式の基材ホルダ内部に空所を設けた状態で被処理基材を取り付け、この空所に冷媒を送り基板を冷却するものである。
この特許文献１又は２等に記載されている機構では、高精度な光学薄膜を有する光学素子を提供することができる。
【特許文献１】特公昭６２−６１３３４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの機構では、以下のような問題点があった。
即ち、上記機構では、薄膜形成槽を貫いて冷媒の供給管と戻り管とを配置する必要や、真空層の外部に冷媒の温度調節機構や循環機構を配置する必要がある。そのため、通常の成膜装置に大掛かりな仕様変更が必要となる不都合があった。
【０００８】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、通常の成膜装置に大掛かりな仕様変更を加えることなく、高精度の光学薄膜が得られる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、薄膜形成槽内で基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記基板を前記薄膜形成槽内に保持する基板ホルダと、該基板ホルダの所定位置に前記基板を保持させる基板保持部材と、前記基板の非成膜面側に配置され、基板の熱を吸熱する吸熱部とを備え、該吸熱部が前記薄膜形成槽内のみに設けられている薄膜形成装置を提供する。
【００１０】
この発明に係る薄膜形成装置においては、従来の成膜装置の薄膜形成槽内に吸熱部を設けるだけで良い。よって、大きな仕様変更をする必要がない。また、吸熱部で基板に蓄積される輻射熱を、熱伝導にて吸収することができる。そのため、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。その結果、従来と同様に、高精度な光学薄膜を有する光学素子を提供することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の薄膜形成装置において、前記吸熱部が、その一部が前記基板保持部材及び前記基板の非成膜面に当接するように配置されている薄膜形成装置を提供する。
【００１２】
この発明に係る薄膜形成装置においては、吸熱部の一部が、基板保持部材及び非成膜面に当接しているので、該吸熱部で基板に蓄積される輻射熱を熱伝導にて吸収する工程において、非成膜面を介して基板から直接基板の熱を熱伝導にて吸収する過程と、基板保持部材を介して基板の熱を熱伝導にて吸収する過程とを有することができる。従って、基板の熱を効率良く吸熱部にて吸収することができ、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の薄膜形成装置において、前記吸熱部が、その一部が前記基板保持部材に当接すると共に、前記基板の非成膜面に対して非接触となるように配置されている薄膜形成装置を提供する。
【００１４】
この発明に係る薄膜形成装置においては、吸熱部で基板に蓄積される輻射熱を熱伝導にて吸収する工程において、吸熱部と基板の非成膜面である裏面とが非接触であるので、基板の裏面にキズや汚れをつけることなく、基板保持部材を介して基板の熱を熱伝導にて吸収することができ、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の薄膜形成装置において、前記吸熱部が、その一部が前記基板の非成膜面に当接するように配置されている薄膜形成装置を提供する。
【００１６】
この発明に係る薄膜形成装置においては、吸熱部で基板に蓄積される輻射熱を熱伝導にて吸収する工程において、非成膜面を介して基板から直接基板の熱を熱伝導にて吸収する過程を有することができる。従って、基板の熱を効率良く吸熱部で熱伝導にて吸収することができ、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、前記吸熱部が、内部に吸熱媒体を封止している薄膜形成装置を提供する。
【００１８】
この発明に係る薄膜形成装置においては、水、油、油脂や有機溶剤等を主成分とする比熱が大きい吸熱媒体を封止した吸熱部を有しているので、基板の熱を吸収することができ、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、前記基板保持部材が、前記の熱伝導率が基板よりも高くなるよう設定されている薄膜形成装置を提供する。
【００２０】
この発明に係る薄膜形成装置においては、吸熱部で基板に蓄積される輻射熱を熱伝導にて基板保持部材を介して吸収する過程において、基板保持部材の高熱伝導部（基板と当接する部分）により基板の熱を効率良く熱伝導にて吸収することができ、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、前記基板保持部材が、前記基板ホルダと当接する部分の熱伝導率が基板ホルダよりも低くなるよう設定されている薄膜形成装置を提供する。
【００２２】
この発明に係る薄膜形成装置においては、基板保持部材の低熱伝導部（基板ホルダと当接する部分）により、基板ホルダの熱が熱伝導にて基板に到達することを防止でき、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、薄膜形成槽内で基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記基板を基板保持部材に保持する第１の保持工程と、前記基板及び前記基板保持部材の非成膜面側に吸熱部を配置する配置工程と、前記基板保持部材を前記薄膜形成槽内に保持する第２の保持工程と、薄膜形成時に前記吸熱部で前記基板の熱を熱伝導により吸熱する吸熱工程とを備えている薄膜形成方法を提供する。
【００２４】
この発明に係る薄膜形成方法においては、第１の保持工程、配置工程及び第２の保持工程の後、薄膜形成装時に基板に蓄積される輻射熱を、吸熱部で熱伝導にて吸収する吸熱工程を行うことで、成膜時における基板の温度上昇を抑制することができ、耐熱性が低い樹脂製の光学基板に光学面の熱変形を発生することなく、高度な光学特性を有する多層膜を形成することができる。また、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板との両方に多層膜の形成が可能となる。この結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を簡便に提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、成膜が進むにつれて基板に蓄積される蒸発源からの輻射熱を吸熱部に吸熱して基板の温度上昇を抑制することができる。これにより、耐熱性が低い樹脂製の光学基板に、光学面の熱変形を発生することなく、高度な光学特性を有する多層膜を形成することが可能となる。また、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板との両方に多層膜の形成が可能となる。その結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態の真空蒸着装置（薄膜形成装置）１は、図１及び図２に示すように、チャンバ（薄膜形成槽）２内で樹脂基板（基板）３上に薄膜を形成するものである。この真空蒸着装置１は、樹脂基板３をチャンバ２内に保持する基板ホルダ４と、基板ホルダ４の所定位置に基板を保持させる基板保持部材５と、樹脂基板３の非成膜面側に配置され、樹脂基板３の熱を吸熱する吸熱部６とを備えている。
具体的に真空蒸着装置１は、成膜装置と光学式膜厚監視計とから構成されている。成膜装置は、上記チャンバ２と、該チャンバ２の内部に配置された種々の装置とからなっている。なお、チャンバ２は、図示しない排気手段により、内部を高真空にすることができる
【００２７】
チャンバ２内の上部には、基板ホルダ（ＳＵＳ３０４製）４が配置されている。そして、基板ホルダ４の中心と肩にあたる位置には、それぞれ開口４ａ、４ｂが穿設されている。また、基板ホルダ４の中心位置には、開口４ａと同心に、リング状のギア１０が固定されている。そして、チャンバ２の外部に設けられた回転モータ１１、回転軸１２及びギア１３を介して、基板ホルダ４が回転可能に支持されている。
また、開口４ｂは、上記基板保持部材５を挿入するためのものである。この基板保持部材５には、被成膜基板である上記樹脂基板３がセットされている。
【００２８】
チャンバ２内の下部右側には、成膜材料（ＳｉＯ２、株式会社キャノンオプトロン製）１５を加熱するための電子銃１６が配置され、その上部には開閉可能なシャッター１７が配置されている。チャンバ２内部の下部左側には、成膜材料（ＴｉＯ２、株式会社キャノンオプトロン製）１８を加熱するための電子銃１９が配置され、その上部には開閉可能なシャッター２０が配置されている。
【００２９】
上記光学式膜厚監視計は、複数のモニタ基板２１を個別に収容するモニタケース２２、保持プレート２３、膜厚監視計２４及び保持プレート２３を上下に移動させると共に回転させる駆動機構から構成されている。
保持プレート２３は、円盤形状となっており、その同心円上に等間隔に１０個の図示しない開口が設けられている。それぞれの開口は、モニタ基板（φ３０×１．３ｔ、Ｓ−ＢＳＬ７、株式会社オハラ製）２１を収容したモニタケース２２を保持可能になっている。
【００３０】
保持プレート２３の中心に固定された回転軸２５は、チャンバ２の上面を貫通して外部に突出している。回転軸２５には、回転ギア２６が固定され、その上部にセンサプレート２７が同軸に固定されている。回転ギア２６は、チャンバ２の上面に固定されたモータ２８の駆動ギア２９に螺合している。よって、モータ２８の駆動により、回転ギア２６が回転し、これに伴って、回転軸２５が回転する。その結果、回転軸２５を介して、保持プレート２３が回転する。
【００３１】
膜厚監視計２４は、チャンバ２の外部上面中央部に設置されている。この膜厚監視計２４は、モニタケース２２内のモニタ基板２１に成膜された膜厚を光学的に測定する。測定にあたっては、膜厚監視計２４内の光源から測定光としてモニタ基板２１に光を照射する。そして、反射された光の光量変化を検出する。この光量変化から膜厚を算出する。
センサプレート２７は、昇降シリンダ３０の昇降軸３１に回転可能に支持されている。センサプレート２７には、１０枚のモニタ基板２１に対応したそれぞれの位置に、図示しない孔が開口されている。そして、この孔をセンサ支持板３２に固定されたフォトセンサ３３が、反射光の検出有無により光学的に読み取るようになっている。
基板ホルダ４の上部には、保持プレート２３に対向して、略同径の円盤状の遮蔽板３４が設置されている。この遮蔽板３４には、開口４ａにあたる位置に、モニタケース２２が通過することのできる開口３４ａが設けられている。
【００３２】
図２は、樹脂基板３（φ３０ｍｍ、面膜厚＝５ｍｍ、平均厚さ＝４ｍｍ、非晶性ポリオレフィン製）がセットされた基板保持部材５及び吸熱部６の断面図である。
基板保持部材５は、高熱伝導部（ＳＵＳ３０４製）５ａ及び樹脂基板３を保持する掛かり部（ＳＵＳ３０４製）５ｂからなり、基板ホルダ４に嵌め合い保持される。高熱伝導部５ａは、樹脂基板３と当接する部分の熱伝導率が、樹脂基板３よりも高くなるように設定されている。
吸熱部６は、外枠部（ＳＵＳ３０４製）６ａ及び該外枠部６ａに封止された３０ｇの水（吸熱媒体）Ｗ１とからなり、外枠部６ａは基板保持部材５に当接している。樹脂基板３の非成膜面である裏面と吸熱部６とは、非接触である。即ち、吸熱部６は、その一部が基板保持部材５に当接すると共に、樹脂基板３の非成膜面に対して非接触となるように配置されている。
【００３３】
このように構成された真空蒸着装置１により樹脂基板３上に薄膜を形成する薄膜形成方法について、以下に説明する。
本実施形態の薄膜形成方法は、樹脂基板３を基板保持部材５に保持する第１の保持工程と、樹脂基板３及び基板保持部材５の非成膜面側に吸熱部６を配置する配置工程と、基板保持部材５をチャンバ２内に保持する第２の保持工程と、薄膜形成時に吸熱部６で樹脂基板３の熱を熱伝導により吸熱する吸熱工程とを備えている。これら各工程は、以下に詳細に説明する。
【００３４】
まず、チャンバ２を解放し、モニタ基板２１をセットした１０個のモニタケース２２を、モニタ基板２１が下側になるように保持プレート２３に挿入する。
次いで、基板ホルダ４の開口４ｂに、基板保持部材５を挿入（上記第１の保持工程及び第２の保持工程）する。ここで、基板保持部材５には、非成膜面が上向きになるように、樹脂基板３がセットされている。そして、この基板保持部材５の上部に、吸熱部６をセットする（上記配置工程）。
そして、成膜の準備が完了したら、チャンバ２を密閉し、図示しない排気手段によりチャンバ２内の排気を開始する。
【００３５】
チャンバ２内が所定の真空度に達して排気が完了したら、モータ２８を駆動して保持プレート２３を回転させる。そして、フォトセンサ３３が所定のセンサプレート２７の孔を検知したときに、モータ２８の駆動を中止して保持プレート２３の回転を停止させる。ここで、検知したセンサプレート２７の穴は、成膜を行うモニタ基板２１に対応している。よって、保持プレート２３を停止したときに、モニタ基板２１を収容したモニタケース２２が、遮蔽板３４の開口３４ａの真上に位置する。
続いて、昇降シリンダ３０を駆動して、保持プレート２３を下降させる。すると、モニタ基板２１を収容したモニタケース２２のみが、遮蔽板３４の開口３４ａ及びギア１０の中心孔を通過する。この通過により、モニタ基板２１が、基板ホルダ４の開口４ａ上の成膜位置に位置する。一方、残りのモニタ基板２１を収容した他の９個のモニタケース２２は、遮蔽板３４上に留まる。
【００３６】
成膜の開始に先立ち、モータ２８を駆動して基板ホルダ４を回転数２０ｒｐｍで定速回転させる。電子銃１９の電流値を上昇させて成膜材料１８を加熱し、シャッター２０を開放して樹脂基板３及びモニタ基板２１に対し成膜材料１８の成膜を行う。この成膜では、膜厚監視計２４によりモニタ基板２１上の膜厚を測定し、所定の膜厚に達した時点で、シャッター２０を閉じると共に電子銃１９の電流値を下げる。
【００３７】
次の層でモニタ基板２１を次のモニタ基板２１に交換する場合には、保持プレート２３を上昇させてモニタ基板２１を収容した１０個のモニタケース２２を持ち上げる。モータ２８の駆動により回転ギア２６を回転させ、回転軸２５を介して保持プレート２３を回転し、次のモニタ基板２１が開口４ａの真上に位置したところで、保持プレート２３の回転を停止させる。この状態で、保持プレート２３を下降させることで、次のモニタ基板２１を収容したモニタケース２２のみが遮蔽板３４の開口３４ａ及びギア１０の中心孔を通過し、基板ホルダ４の開口４ａ上の成膜位置に位置する。
【００３８】
モニタ基板２１の交換が終了したら、再び基板ホルダ４を回転させ、電子銃１６の電流値を上昇させて成膜材料１５を加熱し、シャッター１７を解放して樹脂基板３及びモニタ基板２１に成膜材料１５の成膜を行う。膜厚監視計２４により、モニタ基板２１上の膜厚を判定し、所定の膜厚に達したときに、シャッター１７を閉じると共に電子銃１６の電流値を下げる。
以下同様にして、成膜材料１５、１８を交互に蒸発させ、樹脂基板３及びモニタ基板２１に成膜を行い、目標とする多層膜を形成する。ここで、１枚のモニタ基板２１に積層する薄膜は１層とは限らず、１枚に数層分を積層して膜厚監視を行う場合もある。
【００３９】
上記成膜の際、成膜が進むにつれて成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられる輻射熱は、樹脂基板３、基板保持部材５及び基板ホルダ４に蓄積される。樹脂基板３及び基板保持部材５に蓄積された熱は、樹脂基板３の非成膜面である側面から基板保持部材５を介して、吸熱媒体である水Ｗ１へ吸収される（上記吸熱工程）。
樹脂基板３の比熱は、約１．３Ｊ／ｇ／Ｋ、比重は１．０１ｇ／ｃｍ３、体積は（１．５ｃｍ２）×π×０．４ｃｍ＝２．８２６ｃｍ３であるため、樹脂基板３の重さは２．８２６ｃｍ３×１．０１ｇ／ｃｍ＝２．８５４ｇとなる。従って、樹脂基板３の熱容量は、１．３Ｊ／ｇ／Ｋ×２．８５４ｇ＝３．７１Ｊ／Ｋとなる。
【００４０】
吸熱媒体である水Ｗ１の比熱は、４．２１７Ｊ／ｇ／Ｋであるから、水Ｗ１の熱容量は、４．２１７Ｊ／ｇ／Ｋ×３０ｇ＝１２６．５１Ｊ／Ｋとなる。従って、樹脂基板３と水Ｗ１との総熱容量は、３．７１Ｊ／Ｋ＋１２６．５１Ｊ／Ｋ＝１３０Ｊ／Ｋとなり、樹脂基板３単体と比べて熱容量は３５倍になる。
これは、樹脂基板３の温度が３０℃から１００℃まで上昇させる熱量を、樹脂基板３と水Ｗ１とで全て吸収したとき、樹脂基板３と水Ｗ１との温度上昇は僅かに２℃であることを示している。ここで、樹脂基板３の大きさや材質、吸熱媒体の種類、吸熱部６や基板保持部材５の大きさや材質によって、吸熱部６の大きさや吸熱媒体の量は適切に決められる。
【００４１】
このように、成膜中に成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられ樹脂基板３に蓄積される輻射熱を吸熱部６で吸収することで、成膜中における樹脂基板３の温度上昇を抑えることができる。
実際に、ＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互層を光学膜厚でλ／４（λ＝８００ｎｍ）ずつ１８層成膜したところ、樹脂基板３の裏面（非成膜面）の温度は７０℃以下に抑えられ、樹脂基板３の熱変形は発生しなかった。
【００４２】
上述したように、本実施形態の真空蒸着装置１及び薄膜形成方法によれば、耐熱性が低い樹脂基板３を熱変形させることなく、高度な光学特性を有する多層膜の形成が可能となる。また、樹脂基板３の非成膜面である裏面と吸熱部６とが非接触であることから、樹脂基板３の裏面にキズ等の欠陥が発生することを防止することができ、光学部品としての光学性能や外観を確保できる。
更に、従来装置の基板ホルダ４を使用できることから、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板３との両方に多層膜の形成が可能となる。
その結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を簡便に提供することができる。
【００４３】
〔比較例１〕
ここで、図１に示す真空蒸着装置１において、図８に示す従来の基板保持部材（ＳＵＳ３０４製）５０を使用した場合を例にして比較を行う。
図８に示す基板保持部材５０を使用した場合には、成膜の進行と共に成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられる輻射熱が、樹脂基板３及び基板保持部材５０に蓄積され、樹脂基板３の温度が上昇する。また、基板ホルダ４に蓄積された熱が基板保持部材５０を介して樹脂基板３へ移動し、樹脂基板３の温度が上昇する。
実際に、ＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互層を光学膜厚でλ／４（λ＝８００ｎｍ）ずつ１０層成膜したところ、樹脂基板３の裏面（非成膜面）の温度は１００℃に達し、樹脂基板３の熱変形が発生した。この熱変形は、光学部品としては致命的である。
【００４４】
次に、本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法の第２実施形態を、図３及び図４を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態の基板保持部材５は、高熱伝導部５ａを有していたのに対し、第２実施形態の基板保持部材３０は、さらに低熱伝導部３０ｃを有している点である。
【００４５】
即ち、本実施形態の基板保持部材３０は、図３に示すように、高熱伝導部（ＳＵＳ３０４製）３０ａ、樹脂基板３を保持する掛かり部（ＳＵＳ３０４製）３０ｂ及び基板ホルダ４と当接する部分の熱伝導率が基板ホルダ４よりも低くなるように設定された低熱伝導部３０ｃ（ポリカーボネート製）からなり、基板ホルダ４に低熱伝導部３０ｃでのみ接するように嵌め合い保持される。
また、本実施形態の吸熱部３１は、外枠部（ＳＵＳ３０４製）３１ａ及び外枠部３１ａに封止されたエタノール（吸熱媒体）Ｗ２からなり、基板保持部材３０に当接している。樹脂基板３の非成膜面である裏面と吸熱部３１とは、非接触である。
【００４６】
このように構成された基板保持部材３０及び吸熱部３１を利用して薄膜形成を行った場合、成膜が進むにつれて成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられる輻射熱は、樹脂基板３、基板保持部材３０及び基板ホルダ４に蓄積される。樹脂基板３及び基板保持部材３０に蓄積された熱は、樹脂基板３の非成膜面である側面から、基板保持部材３０の高熱伝導部３０ａを介して吸熱媒体であるエタノールＷ２へ吸収される。
また、基板保持部材３０の低熱伝導部３０ｃにより基板ホルダ４と樹脂基板３とが断熱され、熱伝導により基板ホルダ４に蓄積された熱が樹脂基板３へ移動することを防止する。
【００４７】
このように、成膜中に成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられ樹脂基板３に蓄積される輻射熱を、吸熱部３１で吸収すると共に、輻射熱で加熱された基板ホルダ４の熱が熱伝導により移動することを防ぐことで、成膜中における樹脂基板３の温度上昇を抑えることができる。
実際に、ＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互層を光学膜厚でλ／４（λ＝８００ｎｍ）ずつ１８層成膜したところ、樹脂基板３の裏面（非成膜面）の温度は７０℃以下に抑えられ、樹脂基板３の熱変形は発生しなかった。
【００４８】
上述したように、本実施形態の真空蒸着装置及び薄膜形成方法によれば、耐熱性が低い樹脂基板３を熱変形させることなく、高度な光学特性を有する多層膜の形成が可能となる。また、樹脂基板３の非成膜面である裏面と吸熱部３１とが非接触であることから、樹脂基板３の裏面にキズ等の欠陥が発生することを防止することができ、光学部品としての光学性能や外観を確保できる。
更に、吸熱媒体が揮発性の高いエタノールＷ２であることから、吸熱媒体が漏洩した場合にもチャンバ２内を汚染する心配がない。
加えて、従来装置の基板ホルダ４を使用できることから、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板３との両方に多層膜の形成が可能となる。
その結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を簡便に提供することができる。
【００４９】
次に、本発明に係る薄膜形成装置及び箔膜形成方法の第３実施形態を、図５を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態の吸熱部３１は、外枠部３１ａの内部に吸熱媒体であるエタノールＷ２を封止していたのに対し、第３実施形態の吸熱部３６は、外枠部３６ａの内側に内枠部３６ｂを有し、該内枠部３６ｂの内部に吸熱媒体である真空グリースＷ３が封止されている点である。
【００５０】
また、本実施形態の基板保持部材３５は、図５に示すように、高熱伝導部（リン青銅製）３５ａ、樹脂基板３を保持する掛かり部（リン青銅製）３５ｂ、及び低熱伝導部（ポリカーボーネート製）３５ｃからなり、基板ホルダ４に低熱伝導部３５ｃでのみ接するように嵌め合い保持される。
また、上記吸熱部３６は、外枠部（リン青銅製）３６ａ、内枠部（シリコンチューブ）３６ｂ及び該内枠部３６ｂに封止された真空グリースＷ３からなり、外枠部３６ａは基板保持部材３５の高熱伝導部３５ａに当接し、内枠部３６ｂは樹脂基板３、基板保持部材３５の高熱伝導部３５ａ及び外枠部３６ａに当接している。
即ち、吸熱部３６は、その一部が基板保持部材３５及び樹脂基板３の非成膜面に当接するように配置されている。
【００５１】
このように構成された基板保持部材３５及び吸熱部３６を利用して薄膜形成を行った場合、成膜が進むにつれて成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられる輻射熱は、樹脂基板３、基板保持部材３５及び基板ホルダ４に蓄積される。樹脂基板３及び基板保持部材３５に蓄積された熱は、樹脂基板３の非成膜面である裏面や側面から基板保持部材３５の高熱伝導部３５ａ、吸熱部３６の外枠部３６ａ及び内枠部３６ｂを介して、吸熱媒体である真空グリースＷ３へ吸収される。
また、基板保持部材３５の低熱伝導部３５ｃにより基板ホルダ４と樹脂基板３とが断熱され、熱伝導により基板ホルダ４に蓄積された熱が樹脂基板３へ移動することを防止する。
【００５２】
このように、成膜中に成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられ樹脂基板３に蓄積される輻射熱を吸熱部３６で吸収すると共に、輻射熱で加熱された基板ホルダ４の熱が熱伝導により樹脂基板３に移動することを防ぐことで、成膜中における樹脂基板３の温度上昇を抑えることができる。
実際に、ＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互層を光学膜厚でλ／４（λ＝８００ｎｍ）ずつ１８層成膜したところ、樹脂基板３の裏面（非成膜面）の温度は７０℃以下に抑えられ、樹脂基板３の熱変形は発生しなかった。
【００５３】
上述したように、本実施形態の真空蒸着装置及び薄膜形成方法によれば、耐熱性が低い樹脂基板３を熱変形させることなく、高度な光学特性を有する多層膜の形成が可能となる。また、樹脂基板３の非成膜面である裏面や側面と吸熱部３６の内枠部３６ｂとが当接していることから、吸熱部３６での樹脂基板３の吸熱が効率良く行われる。
更に、従来装置の基板ホルダ４を使用できることから、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板３との両方に多層膜の形成が可能となる。その結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を簡便に提供することができる。
【００５４】
次に、本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法の第４実施形態を、図６を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態の吸熱部３１は、外枠部３１ａが基板保持部材３０の高熱伝導部３０ａに当接していたのに対し、第４実施形態の吸熱部４０は、外枠部４０ａが、樹脂基板３にのみ当接している点である。
【００５５】
また、本実施形態の基板保持部材４１は、高熱伝導部（アルミニウム製）４１ａ、樹脂基板３を保持する掛かり部（アルミニウム製）４１ｂ、低熱伝導部（ポリカーボネート製）４１ｃからなり、基板ホルダ４に低熱伝導部４１ｃでのみ接するように嵌め合い保持される。
また、吸熱部４０は、外枠部４０ａ及び該外枠部４０ａに封止された真空グリース（吸熱媒体）Ｗ４とからなり、外枠部４０ａは樹脂基板３にのみ当接している。
【００５６】
このように構成された基板保持部材４１及び吸熱部４０を利用して薄膜形成を行った場合、成膜が進むにつれて成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられる輻射熱は、樹脂基板３、基板保持部材４１及び基板ホルダ４に蓄積される。樹脂基板３及び基板保持部材４１に蓄積された熱は、樹脂基板３の非成膜面である裏面から吸熱部４０の外枠部４０ａを介して、吸熱媒体である真空グリースＷ４へ吸収される。
また、基板保持部材４１の低熱伝導部４１ｃにより基板ホルダ４と樹脂基板３とが断熱され、熱伝導により基板ホルダ４に蓄積された熱が樹脂基板３へ移動することを防止する。
【００５７】
このように、成膜中に成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられ樹脂基板３に蓄積される輻射熱を吸熱部４０で吸収すると共に、輻射熱で加熱された基板ホルダ４の熱が熱伝導により樹脂基板３に移動することを防ぐことで、成膜中における樹脂基板３の温度上昇を抑えることができる。
実際に、ＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互層を光学膜厚でλ／４（λ＝８００ｎｍ）ずつ１８層成膜したところ、樹脂基板３の裏面（非成膜面）の温度は７０℃以下に抑えられ、樹脂基板３の熱変形は発生しなかった。
【００５８】
上述したように、本実施形態の真空蒸着装置及び薄膜形成方法によれば、耐熱性が低い樹脂基板３を熱変形させることなく、高度な光学特性を有する多層膜の形成が可能となる。また、樹脂基板３の非成膜面である裏面と吸熱部４０の外枠部４０ａとが当接していることから、吸熱部４０での樹脂基板３の吸熱が効率良く行われる。
更に、従来装置の基板ホルダ４を使用できることから、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板３との両方に多層膜の形成が可能となる。
その結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を簡便に提供できる。
【００５９】
次に、本発明に係る薄膜形成装置及び薄膜形成方法の第５実施形態を、図７を参照して説明する。なお、この第５実施形態においては、第３実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第５実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、樹脂基板３が１枚であったのに対し、第５実施形態では、樹脂基板３が複数枚（３枚）セットされている点である。
【００６０】
本実施形態の基板保持部材４５は、高熱伝導部（ＳＵＳ３０４製）４５ａ、樹脂基板３を保持する掛かり部（ＳＵＳ３０４製）４５ｂ及び低熱伝導部（ポリカーボネート製）４５ｃからなり、基板ホルダ４に低熱伝導部４５ｃでのみ接するように嵌め合い保持される。
また、吸熱部４６は、外枠部（ＳＵＳ３０４製）４６ａ、内枠部４６ｂ（シリコンチューブ）及び内枠部４６ｂ内に封止された真空グリースＷ５とからなり、内枠部４６ｂは樹脂基板３の非成膜面である裏面、基板保持部材４５及び外枠部４６ａに当接している。
【００６１】
このように構成された基板保持部材４５及び吸熱部４６を利用して薄膜形成を行った場合、成膜が進むにつれて成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられる輻射熱は、樹脂基板３、基板保持部材４５及び基板ホルダ４に蓄積される。樹脂基板３及び基板保持部材４５に蓄積された熱は、樹脂基板３の非成膜面である裏面や側面から、基板保持部材４５の高熱伝導部４５ａ及び吸熱部４６の内枠部４６ｂを介して、吸熱媒体である真空グリースＷ５へ吸収される。
また、基板保持部材４５の低熱伝導部４５ｃにより基板ホルダ４と樹脂基板３とが断熱され、熱伝導により基板ホルダ４に蓄積された熱が樹脂基板３へ移動することを防止する。
【００６２】
このように、成膜中に成膜材料１５、１８の蒸発源から発せられ樹脂基板３に蓄積される輻射熱を吸熱部４６で吸収すると共に、輻射熱で加熱された基板ホルダ４の熱が熱伝導により樹脂基板３に移動することを防ぐことで、成膜中における樹脂基板３の温度上昇を抑えることができる。
実際に、ＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互層を光学膜厚でλ／４（λ＝８００ｎｍ）ずつ１８層成膜したところ、樹脂基板３の裏面（非成膜面）の温度は７０℃以下に抑えられ、樹脂基板３の熱変形は発生しなかった。
【００６３】
上述したように、本実施形態の真空蒸着装置及び薄膜形成方法によれば、耐熱性が低い樹脂基板３を熱変形させることなく、高度な光学特性を有する多層膜の形成が可能になる。また、樹脂基板３の非成膜面である裏面と吸熱部４６の内枠部４６ｂが当接していることから、吸熱部４６による樹脂基板３の吸熱が効率良く行われる。
更に、従来装置の基板ホルダ４を使用できることから、従来の薄膜形成装置への大掛かりな仕様変更を必要とせず、ガラス基板と樹脂基板３との両方に多層膜の形成が可能となる。その結果、軽量で高度な光学特性を有する光学素子を提供することができる。
【００６４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６５】
例えば、本発明の薄膜形成装置の構成や薄膜形成方法は、図１に示す真空蒸着装置１に限定されるものでなく、イオンプレーティング法、イオンアシスト法、スパッタリング法等も含む。スパッタリング法は、スパッタアップ型、スパッタダウン型、カルーセル型等も含む。
また、膜厚監視方法は、反射式膜厚監視に限定されるものではなく、透過式膜厚監視も含む。成膜材料１５は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２に限ったものではなく、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、チタン酸ランタン、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＦ３、ＬａＦ３、ＭｇＯ、ＭｇＦ２のいずれか又はこれらの混合物も含む。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の第１実施形態の正面断面図である。
【図２】図１に示す薄膜形成装置の基板保持部材及び吸熱部の断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜形成装置の第２実施形態を示す図であって、基板保持部材の断面図である。
【図４】図３に示す基板保持部材に吸熱部をセットした状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る薄膜形成装置の第３実施形態を示す図であって、基板保持部材及び吸熱部の断面図である。
【図６】本発明に係る薄膜形成装置の第４実施形態を示す図であって、基板保持部材及び吸熱部の断面図である。
【図７】本発明に係る薄膜形成装置の第５実施形態を示す図であって、基板保持部材及び吸熱部の断面図である。
【図８】従来の基板保持部材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    真空蒸着装置（薄膜形成装置）
２    チャンバ（薄膜形成槽）
３    樹脂基板（基板）
４    基板ホルダ
５、３０、３５、４１、４５    基板保持部材
６、３１、３６、４０、４６    吸熱部
【図１】
2006137968.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006137968.tif 000009
【図８】
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